اقرأ في هذا المقال
- ما هي واجهة الهواء المشتركة
- أساسيات واجهة الهواء المشتركة
- خصائص واجهة الهواء المشتركة
- أنواع واجهة الهواء المشتركة
المواصفات الخاصة بنظام الاتصالات الراديوية التي توحد الاتصال بين مرسل الراديو ومستقبل الراديو داخل هذا النظام هي واجهة الهواء المشتركة، حيث إذا كان الجهاز الراديوي مصمماً لتلبية مواصفات السطح البيني الهوائي المشترك “CAI”، يجب أن تكون المعدات أو البرامج التي طورتها شركة واحدة قادرة على العمل مع معدات أو برامج أخرى مصممة من قبل شركة مختلفة، كما يتم تعريفه من حيث طريقة الوصول ومخطط التعديل وطريقة الترميز الصوتي ومعدل بيانات القناة وتنسيق بيانات القناة.
ما هي واجهة الهواء المشتركة
واجهة الهواء المشتركة “CAI”: هي مجموعة من المعايير المفتوحة تصف الخصائص المادية والمنطقية للوصلة بين محطة قاعدة ومحطة متنقلة، ويتم استخدام هذه المعايير من قبل مصنعي البنية التحتية والهواتف لتصميم وبناء معدات قادرة على التشغيل البيني مع أنظمة بعضها البعض.
- “CAI” هي اختصار لـ “common-air-interface”.
أساسيات واجهة الهواء المشتركة
بعض الاختصارات الأكثر شيوعاً المستخدمة في اللاسلكي هي تلك التي تصف طريقة الواجهة الهوائية لشبكة لاسلكية، وتحدد تقنية الواجهة الهوائية طريقة إرسال المعلومات عبر الهواء بين المحطات القاعدية والوحدات المتنقلة، ويتم تحديد معظم تقنيات الواجهة الهوائية في المعايير التي تم الاتفاق عليها من قبل الهيئات متعددة الجنسيات التي تضم ممثلين في صناعة الاتصالات اللاسلكية.
ومع ذلك تظل بعض أساليب الواجهة الهوائية مملوكة لشركات معينة وقد تكون تفاصيل عملياتها متاحة للجمهور وقد لا تكون متاحة، كما تمثل قائمة بروتوكولات واجهة الهواء اللاسلكية التالية المعايير الأكثر شيوعاً في الاستخدام حول العالم اليوم، ويتم تنظيمها تقريباً من حيث الأجيال “1G” و”2G” و”3G” للتطوير وتتضمن اشتقاقات مختلفة أو مصطلحات بديلة تستخدم لوصفها:
1- الجيل الاول
تم تنفيذ أول معايير واجهة الهواء اللاسلكية في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات.
2- الجيل الثاني
بدأ التغيير من التماثلية إلى الرقمية في أوائل التسعينيات.
3- الجيل الثالث
تعزز الموجة التالية القدرة بشكل كبير، ولكن هناك صعوبات فنية تنتظر الحل.
استخدمت الشبكات الخلوية المبكرة تعديل التردد التماثلي للاتصالات الصوتية والوصول المتعدد لتقسيم التردد لاستيعاب العديد من المستخدمين، وعلى الرغم من فائدتها كانت هذه الشبكات في كثير من الأحيان غير مستقرة وتوفر نوعية رديئة، وعلى مدى السنوات الخمس والعشرين الماضية ساهم التشفير القوي والتعديل وأنظمة الوصول المتعددة بشكل كبير في تحسين الخدمة الخلوية في كل مكان.
خصائص واجهة الهواء المشتركة
“WCDMA” هو معيار الواجهة الهوائية الأكثر اعتمادًا على نطاق واسع لشبكات المحمول من الجيل الثالث “3G”، كما تم تصميم شبكات الجيل الثالث لتحل محل شبكات الجيل الثاني “2G” أي “GSM” و”cdmaOne” و”D-AMPS” و”PDC”، والتطورات الرئيسية لأنظمة “3G” مقارنة بأنظمة “2G” هي:
- معدلات بيانات ذروة أعلى للمستخدم أي عدة ميجابت في الثانية.
- التكييف الديناميكي لمعدلات بيانات المستخدم أي “عرض النطاق الترددي عند الطلب”.
- معدلات بيانات الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة غير المتماثلة لتلائم خصائص حركة تبديل الحزم “PS” المعتادة، وعلى سبيل المثال تصفح الويب وتنزيلات بروتوكول نقل الملفات.
- دعم التمايز في جودة الخدمة “QoS“، وعلى سبيل المثال من حيث معدلات الخطأ والتأخير.
- مضاعفة الخدمات بمتطلبات جودة ومعدل بيانات مختلفة على اتصال واحد.
- تحسين كفاءة الطيف أي معدل نقل أعلى للنظام لكل وحدة من الطيف الترددي المخصص.
ملاحظة:“WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband-Code-Division-Multiple-Access” و”QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-Service”.
ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile” و”PDC” هي اختصار لـ “Personal-Digital-Communication”.
ملاحظة: “PS” هي اختصار لـ “packet-switching” و”D-AMPS” هي اختصار لـ “Digital-Advanced-Mobile-Phone-System”.
أنواع واجهة الهواء المشتركة
1- واجهة الهاتف المحمول
بعض الاختصارات الأكثر شيوعاً المستخدمة في اللاسلكي هي تلك التي تصف طريقة الواجهة الهوائية لشبكة لاسلكية، وواجهة الهواء أو وضع الوصول هي رابط الاتصال بين المحطتين في الاتصالات المتنقلة أو اللاسلكية، كما تتضمن الواجهة الهوائية كلاً من الطبقات المادية وطبقة ارتباط البيانات أي الطبقة 1 و2 لنموذج “OSI” للاتصال.
وفي اتصالات الهاتف الخلوي تُعد الواجهة الهوائية هي جزء التردد اللاسلكي من الدائرة بين مجموعة الهاتف الخلوي أو المودم اللاسلكي، وعادة ما يكون محمولاً أو متنقلاً والمحطة الأساسية النشطة وعندما ينتقل المشترك من خلية إلى أخرى في النظام، تتغير المحطة الأساسية النشطة بشكل دوري.
تحدد تقنية الواجهة الهوائية طريقة إرسال المعلومات عبر الهواء بين المحطات القاعدية والوحدات المتنقلة، ويتم تحديد معظم تقنيات الواجهة الهوائية في المعايير التي تم الاتفاق عليها من قبل الهيئات متعددة الجنسيات التي تضم ممثلين في صناعة الاتصالات اللاسلكية، ومع ذلك تظل بعض أساليب الواجهة الهوائية مملوكة لشركات معينة وقد تكون تفاصيل عملياتها متاحة للجمهور وقد لا تكون متاحة.
- “OSI” هي اختصار لـ “Open-Systems-Interconnection”.
2- واجهة الهواء 5G NR
راديو 5G الجديد “5G NR”: هو واجهة هوائية جديدة يتم تطويرها من أجل “5G”، ويتم تطوير “5G NR” من الألف إلى الياء من أجل دعم مجموعة كبيرة ومتنوعة من الخدمات والأجهزة وعمليات النشر التي ستشملها “5G”، بما في ذلك متطلبات الطيف المتنوعة بناءً على تقنيات “LTE” الراسخة لضمان التوافق مع الإصدارات السابقة والأمامية.
- “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.
3- وصلات متنقلة
وصلات متنقلة “Mobile Backhaul”: هي عملية توصيل واجهات الهواء لموقع الخلية بشبكات سلكية والتي يتم توصيلها لاحقاً بمراكز البيانات التي تستضيف المحتوى والتطبيقات، والتي يصل إليها مستخدمو الأجهزة المحمولة سواء البشرية أو الآلية.
يستخدم مصنعو معدات تبديل الشبكة مصطلح “backhaul” للإشارة إلى عملية إحضار البيانات إلى العمود الفقري لشبكة الإنترنت، وعلى سبيل المثال من خلال حلول “Carrier Ethernet” القائمة على الحزم والتي توفر تصميمات شبكة “MBH” قوية وقابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة، وأصبحت شبكات الهاتف المحمول بشكل متزايد أكثر الوسائل شيوعاً للوصول إلى المحتوى البعيد.
لكنّ البيانات التي تطير عبر موجات الأثير ليست سوى نصف الهدف، و”MBH” هو ما يحدث خلف نقل البيانات من المواقع الخلوية إلى مراكز البيانات وغيرها من النقاط على طول الطريق، وفي شبكة الاتصالات الهرمية يتضمنن جزء التوصيل من الشبكة على الروابط الوسيطة بين الشبكة الأساسية والشبكات الفرعية المتواضعة على طرف الشبكة.
كما تُعتبر الهواتف المحمولة التي تتصل ببرج خلوي واحد شبكة فرعية محلية ويبدأ الاتصال بين البرج الخلوي وبقية العالم بوصلة التوصيل إلى مركز شبكة مزود خدمة الإنترنت أي عبر نقطة تواجد، وتُعتبر الهواتف المحمولة التي تتصل ببرج خلوي واحد شبكة فرعية محلية ويبدأ الاتصال بين البرج الخلوي وبقية العالم بوصلة التوصيل إلى مركز شبكة مزود خدمة الإنترنت.
4- واجهة الراديو العامة العامة CPRI
واجهة الراديو العامة العامة “CPRI”: هي مواصفات لشبكات الاتصالات اللاسلكية التي تحدد المعايير الرئيسية لربط اتصالات النقل والاتصال والتحكم بين وحدات النطاق الأساسي “BBUs” ووحدات الراديو البعيدة “RRUs”، والتي تسمى أيضاً رؤوس الراديو البعيدة “RRHs”.
من المميزات المهمة لـ “CPRI” دعمها للفصل بين نطاق التردد الأساسي ونطاق التردد اللاسلكي، ويركز “CPRI” على رابط الاتصال، وهي الشبكة الأمامية التي تربط بين أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية والمحطات القاعدية، وتشمل فوائد “CPRI” ما يلي:
- يمكن لمصنعي المحطة الأساسية استخدام بروتوكول مشترك واحد.
- يمكن للجمهور المساهمة بأفكار ومقترحات حول مواصفات “CPRI”.
- تعتمد مواصفات “CPRI” على بروتوكول “L1” داخل النطاق والتحكم في ارتباط البيانات عالي المستوى “HDLC” وشبكة إيثرنت لبيانات التكوين والإدارة.
- تتضمن أنواع البيانات الأخرى التي يدعمها “CPRI” المزامنة لمحاذاة الإطار والوقت.
- مواصفات “CPRI” ليست قياسية، لكنّها تكمل أطر “3GPP” و”3GPP2 (3G وLTE)”.
ملاحظة:“CPRI” هي اختصار لـ “Common-Public-Radio-Interface” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.
ملاحظة:“HDLC” هي اختصار لـ “High-level-Data-Link-Control” و”BBU” هي اختصار لـ “baseband-unit”.
ملاحظة:“RRH” هي اختصار لـ “remote-radio-head” و”RRU” هي اختصار لـ “Remote-Radio-Unit”.
